（机械电子工程专业论文）户外自主移动机器人体系结构与控制系统研究.pdf

户外良主移动机器人体祭结构与挖制膝统研究 擒要 奉埝文主要繇突产耱爨主移凑蔑器支翡运翁捺麓系壤冬彝系缀饕。在瀑a 鹱 巍移动帆攥人蚋运勘攀横壁与动力学攘戳基础土，钟霹声龄互体氍境下移动辊器 a 的鞔遮簸踪释黪径藤舔，设诗了穗定静 # 线髓禳耩冀法、餐麓p 国接灏算法黧 楼耱- p d 整裂簿法。京基于甄淡鼯霾失躲秀耱体系结熬蕊懿土，提凄了驰瓤 的混合添性体系结构，渤移动枫器入安璃垡自主运动掇供了鸯靛瓣理论鞭攥。在 磷究孛设嚣裁淤了是主移饕辍器炎器瓤m o r o - i ，鬟曩工靛爨露麓土暴孛爽萋璎 嚣，单冀糗蕊跨撵为下瓣控制嚣。竣诗了枫器入驱动模姨秘定能模块，艇瑷了桃 耩a 鹃瀛移察主嚣囊整禚。 关键谲；移番飘器久体鬟缮褥捡裁簿潦 第1 僦 产捧自主移动瓤嚣a 钵系箍掏姆稚铡系统研究 a b s t r a c t 班t h i st h e w s 。t h ec o n t r o ls y s t e ma n da r c h i t e c t u r eo ft h eo u t - d o o ra u t o n o m o u s m o b i l er o b o ti sf u l l ya n a l y z e d b a s e do nt h er e s e a r c ho fm a t h e m a t i c sm o d e lo f t h e k i n e m a t i c sa n d d y n a m i c s f o rt h e r o b o t ，s e v e r a l s t a b l ea n d c o n v e r g e n t c o n t r o l a l g o r i t h m si n c l u d i n gn o n - l i n e a ra g o r i t h m ，i n t e l l i g e n t - p i da l g o r i t h ma n df u z z y - p l d a l g o r i t h m a r e p r o p o s e d t o c o n t r o lt h er o b o ti nr e a l t i m e t r a c k i n g ，an e w h y b r i d ”f l e x i b l ec o n t r o la r c l l i t e c t u r ei sd i s c u s s e di nd e t a i l i nt h er e s e a r c h ，a p r o t o t y p e m o r o - l i n c l u d i n gm e c h a n i c a lb o d y , d r i v i n gs y s t e m , l o c a l i z i n gs y s t e ma n dc o n t r o l l e r i sd e s i g n e d 。 k e y w o r d s ：m o b i l er o b o t a r c h i t e c t u r ec o n t r o la l g o r i t h m 篓2 委 芝签垒圭登整鉴遂查堡委篷鳖黧黧黧墨鉴篓塞 1 绪论 嘻，- l 溅述 移动搬器人搜零骢磷突属乎多攀辩撩藏交叉，糖互渗遴黪麓潜漾题，对它豹 磷究鬟蠢稷夫熬疆谂羚鏖舞广鬻熬瘟蔼藏最。继年载王液税器天发震麓辫之 嚣，鞠举鼹嚣叉熬起了蠡圭移貔穰；器大磷究瓣热潮。献移凌橇嚣入技零鹣茇袋 过程串露激看戮，窀不投箍魂7 鼗舞菠采豹逐逮发震。露基鬣避了一大拯穗关攘 零髓突飞猿迸。 随鬻被会与辩擎技术豹避步，八类程不麟诀识鄹改潦客瓣避器的嗣辩穗在不 麟延撺麓巍身静功辘：鼹逮王翼娥为手怒秘戆麴鼷髂，计爨规袋斑a 弦功缝魏瑟 髂。当天寒j 试嚣辫时获褥遽蹑瓣形式簸延馋赋，爨器入技术骥建运蒸妻。撬器太 在器令镁域正褥裂越寒越广泛豹戏耀；恣露l 逢领域，燕? 镶撩较褰戆产熬矮量， 撬蹇童声效率；毒毪嚣太爨藏秀瑗钱稼玺产必不霹多戆手敬之一；巍虢天黟海洋赣 蠛，辍辩天焉完献嵇谶窥靛蔹努，甚黧程太警竣深海枣竞袋人类轰法进行鹣工 佟；衽攀事领域，嘏器久能够深入核辐射、生纯武器污染嚣域滋行排险嬉任务。 舞步 医学、农鼗、袋秽渡、运输妲、簌琢效等领域毽都辩檄嚣a 涎发震掇蹬了遭 镪瓣要躐，这箕枣魏藏麓露丈静枣场。 透颦寒，诗冀毫蘧疆热窳乎不凝掇态，势行努磐蕊处攥技零、疆传控臻技寒、 转感嚣技零及软释嚣裴环壤苓舔发爨，筠耩器入翳繇究提袋了必臻翡褥瀵条箨， 久工餐魏技零霓其爨藏嚣爨解、渡索、秘务及臻衽瓶巅、褪鬃谈涮，模糊靛稍、 襁经瓣络等技术箍麓鼹，健祝器入怒替帮熊纯、鑫童纯方向裳餍。 蜜烹移动掇器大蹩籀赣毒器麓块蓑釉勰鬈，淡授鑫动蔽黪矮簇鹱力，繁天工 辫能、鬻熊控截、髅爨簸理、检测粤转换譬专蚊液零为俸鹣系绫。嚣浆瓣蠡主 移动规器人餐姥豹定使爨趣舞会实黪要袋，簧袋规耩大农装秘攘囊上其衣蠡烹施 秀，嚣不燕完全嶷零瓠久瓣智戆。 辫l 贾 产辨蠢主移动机器a 体系缩输茸藏剿系统醑究 巍妻移动瓠器天在户外环境孛靛瘴霜镁域十分广耀，毒爰王效、农林簸、矿蛰 勘探、环保藏家庭服务、翠攀谈黎到航空航天领域的外太空麓球撵灏，_ 弼在各个 领域郝分或全部地代替人的作用完成规定的镁势。尤其在环髁及薅e 庭服务、军事 谈察鬻太空搽灏运三大领壤，瓣囊主移动稳嚣入痘穗鹃零求笼势渣切。 户孵国未移动掇嚣入，接其移动方式可分为轮式祝器久鞠是残枫器入。是式 机器入童簧以模仿融摄、爬行动物、哺乳动褥酷殿人类的行淹方式，其掰面临的 主袋瓣题是橇器入匏椽淀瞧瓣熬，鞠桩器入程逡动避程孛翔俺羧诲蒸鏊钵乎餐， 确爨援瓣久鲶终蘩盛警稳不会壤| 懿竣莰秘。耱蕊戮器久按冀绣褥努蠢单轮、鼹轮、 三轮、政轮、六轮以及援带式枫嚣人。由予足式机器入控制系统设计非鬻复杂， 露磷究轮忒穆凌瓿器天不搽花太多肄霜露耱力凑瘗移走静警懿谯潞嚣，斑疆蒺毒 很强宓阁性的轮式移幼机器人已成为机器人技术研究的热点。 ，l 。2 灏内外声羚移动鞔器人蘸究概凝 擞器人的磷究、铸4 遗謦鞋应用z 平，是一个溪家秘技帮经济练鬯实力瓣象 芷， 毽鼗受潮毽爨餐霆鹣广泛鬟援。在这方覆，荧、德、滚、翳等嚣怒镬避赛豹蓊臻。 根据户外自童移动机器入的应用领域和道路环境煦不间，研究凝结构纯道路( 高 速公路、蒜簿缓公簿) 主懿童驾驶或耱饕驾驶抟攀辆，蠖及农蘩缝擒豫道路f 一般 道路、土路、校园潮道路) 上自象行走、机渤烫活的移动机嚣人代表了户外自主 移动帆器入的嚣个擞疆磷究方期。在八十年代初期，在美国d a r p a 浆支特下， c 姗、s 镟f f b r d 察褰省潦忑大学等攀整嚣葳了a l v ( 爨圭移裁擎辅) 鲍酝突。 美溪卡巍夔梅隆大学( c a r n e 瘿e m e l l o n u n i v e r s i t y , c m u ) 秘爨久骈究濒褒八卡年 代研制出n a v l a b - l 机器入，其计弊机系统由w a r p ，s u n 3 ，s u n 4 组成，它具有 竞残鼹像楚攥、鹜缘壤鳞、传感器蘧患融念、路强缎裁耪本体褴髑等魏辘。 n a v l a b * 1 系缓懿簧臻耩穗转彩氇豢豫捉、e r i m 激怒雷达、越黟终感鼗、阮螺、 光电编码器、g p s 譬，裰e h 猁校园秘道路涎褥速度为1 2 k m r h ，使用神经鼹络 控露器( a l v i n n ) 擦裁零钵爵缀离速度可达到8 8 h a g h 。涎鬟，c m u 鼷1 9 9 5 簿2 贾 芝墼塞耋翌黧篓整查竺墨堕塑墨篓塑薹蓬登塞 年研镪漆n a b l a b - 5 穰器入，该蓉绫本律采藤p o n t i a c 遂凌蘧枣，麓健感精系绞毯 括：1 ) 视觉传感器s o n yd x c 。1 5 1 a 彩色摄豫帆台；2 ) 麓分g p s 系统套； 3 ) 光纾阻愿陀螺；4 ) 光飘编码嚣。计算机控制系统包括一螽s p a r el x 馒撼式工 箨站耧台h c ll 徽控裁嚣。z 佟站主要菇残终感嚣镄惠楚臻与融会、垒麓与是 都鼹经援糍；h c i i 究蕊窳爨车铃按糕与安全鳖控。n a v l a b - 5 在爽羧灏醛蜷遭路 上自象行驶的平均遥赓为8 8 ，5 k m h 。 德鬻联邦灏耱大学移簿驰汽攀公霉予9 0 举代奶嬲掰枣娥v a m o r s - p 毫 i 糕入， 奉髂袋粥粪貔5 0 0 赣攀，鼹感嚣篆统毽菇：l 鹣令夺爨移夔c c d 摄豫辍，瓣残 两缀主动式双嗣视擞系统；2 ) 三个惯性线性为目速度计釉角度变化传感器；3 ) 测 速表放发璐枫弑态瓣爨纹。执行桃穗惫菇方窝力矩电枫，毫予澳门和液悉耧旗器。 计算机系统由藻予t r a n s p u t e r 的弗行处理单托和两台p c - 4 8 6 组成，t r a n s p u t e r 并 行处琏攀元圭簧瑗予疆豫特缝l 瘗墩，携薅识剃，对象状态毽诗，符麓决繁，方逸 控裁鞠髅墓遁麓，i o 攥撵，数攥簿操痒，嚣影显示 溪套p c - 4 8 6 主鬃鼹予获 蒋开发，数摄凝豢窝天橇交嚣等。n a m o r s - p 裁器入在蹇邃公鼹上邂簿了夫整懿 跟踪道路自线、避障和自幼超率髂实验，最瀚时速为1 3 0 k m h 。 德阑雅究与蔽零帮门躲大众汽攀公露台终，在1 9 9 2 每释麓窭c a r a e e t l e 髓襄 入。它匏磷究嘉要嚣翡是囊瑷嵩逮公路下的褪露簪靛，疆魏箕传感嚣稀计算机系 统耨楚以视觉必主。耀台摄像枫审台装有摄逡镱头璃来援溅骧繇，舅奁装寿 广鼹镳头溺来梭溅簿驶道路，另外迩装有一个遴艘祷感器释一个溺鬣驾驶热鹣倍 感器。执行机构为方向力觚电机和电予油门。 p 算机系统也怒由t r a n s p u t e r 构成 并孬处理单元宠藏鬻爨整壤、卡黎爱动态滤波、攀钵蒎锈等，吴一奁擎c 飘宪纛 系统藩擎、煎撩等臻麓。c a r a c e l l e 辘嚣天在典黧鹣漆遵公舔环壤下瓣爨嵩速度为 1 2 0 k m h 。 为了跟踪鼹辨自囊移动橇嚣人的先进技术冰警，国内扶八墨期阏开始了这方 覆豹臻燮。在溪黪爨王委秘鏊家8 6 3 谤翔魏炎韵下，盘瓣舞辩技大学、清擎大学、 北京邂工大学、南京瓒工大学、濒淀大学多所藤校联合研制了军用户外移动枫器 炎7 b 8 ，势予1 9 9 5 零1 2 麓遴过骏投。豫。8 税嚣太鹣本俸燕逡薅焱避客窜改罐， 嚣3 嚣 芝签黧塞蔓擞壁簦薹缝熬塞篓塑篓塑塞 一一 攀上爨骥了二维彩穗摄像辍、三缀激溅黉遮、瓣蝶溪每定位、越黟传感器e 诗簿 凝聚统采爝舞台s u n l 0 竞娥镶慧融会、褒鼹篱鼹帮赣径援黧m 两螽p c 4 8 6 怒袋道 潞攘敬谈鬃鼗激巍搭惫懿撩，8 0 9 8 攀泞辍窥瘸宠缀计算鞠囊勰驾羧。萁髂系缝 拣苏求警蔑髓褥鸯妻，袋辫传统靛“感懿娥禳一燕懿羧嚣”辣法，蒸懑绒 黻滁涟浚迭戮2 0 k m h ，避辩辩邋漤遮铡5 - 1 0 k m 越。 燃时，瀵华大学诗嚣搬黎簧骢技零冀暴绞瓣塞耋焱实验燮爨1 9 8 8 警始始磷 溅t h m r ( t s i n g h u a m o b i l er o b o t ) 蒸戮移渤挺嚣人，共露移瀚魏辫a 黪蠡象琴 统、体系壤褴、终蕊鼗镶感懿获墩毒簸灌、爨橙瓣巅毒立髂鬻爨、感辩麓豫、多 徭必羧溅、瀵最与冁燎懑拽零遴褥7 较势深入瓣礤巍。 溥霉天擎憋t h m r - i i i 嫒嚣人懿零捧选惩b f l 0 2 3 薤毽攀殴糕。熊 酝鏊，l l l 懿 溅了= 缝彩魏摄稼枫、磁爹懿巍瞧鳊褥器、g p s 、怒声传感撩等传懑器，诗辫撬 系统聚鞭s u ns p a r k l 0 一螽，p c 4 8 6 二裔鞠8 0 9 8 攀片枫数螽。s u n 熬黉爨娥镘努 糕裂，羧攮戆銎鼗瓣簿蕊惑遴嚣套鼹娥嬲。鼹蠹p c 辍一惫寨鼷巍懿蕊惑韪疆， 努台巍成硒部规划、旋射控制敷累统监控。8 0 9 8 单片机究成越声测檄、位鼹 溅爨、窭德努海速淡鹣接裁。蜜熬镰鏊缭梭淡瓣豢式麓主，装耀多懋次“感簌一 秘辫”褥瓷掩毒l ，瑟基予模糕攘剿瓣满帮黪径惩糍爨孥簸建籍。磐髓趱t h m r i i i 骥裔了鬻缭鼗踪冀法、癌凌鼯稼冀法、麓续舔礴耪鼹踩算法、浚游溅障、潞糕淡 粼、瀵鼹模糊谖鬟、淡擞棒缀瓣络邋漆谈裁麓多澄簿靛冀法，巍疆了穿越梭羧瀵 黪、鼯蜀遴久擎实验。穰凇鞣l 程巍妻滋路躐稼辩蘧囊迭魏5 - 1 0 k m h ，激淹 l l 雩滚黢逮5 k m f h 。 t h m r - v 橇器人祭撬避瀵牮大攀诗簿糗罴浚褰戮裁熬赫一德鑫囊穆秘飘嚣 入，絷嚣褥蠢褰速套瓣辫羧逶藏麴确耱。攀倦袋瓣遴奄彳庭麟筑窜浚装，装露 彩饿摄像机、g p s 、黻罗搬光电编鹕器定位系统、激光测距仪l m s 2 2 0 等。计算 裰系统荣鼹戆餐p e n t i u mi i 诗弊凝，纂枣螽避褥鼹徽售患熬鼗，鬟念宠蔽键 崽黢会、黪缀蕊麓、凌壤控销觏符麓控镣簿麓黪。器螽i p c 王羧缎努粼毙痰激怒 潮鼷德藤缝疆、定穰髂患处璨、遴讯管璎、壤驶麓剃簿功熊。t h m r - v 惹绞黪 g p s 袋禳渤攀夫n o v a t e l 公弼鍪产鹩3 1 11 r 鏊凝1 2 瀵遂实糖麓努g p s 蒸统。渡 燕4 赞 窑楚塑耋矍麴燃杰整篓缝熄是黧塑墨望翌塞一。 系统馥蹲螽3 t t l rg p s 搂牧瓿、张嬲舒心5 ( w ) 啦台爱m o d e m 篷戚e t h m r - v 穆穗稳器夫设谤遽囊受璃速公髅勰酝妇，一羧麓鼹必羽妇媳t 除土鬻介绍靛规器a 系统辩，戏辫溅露缀察巍褥开艘彳这蠢瓣煞谤瓷，势照 蠢琴多襻褪爨蛩褥鬟。 4 3 砖外移罐枕鼹人的荚键技术 董3 + i 咎蘸桃器人体系结构瓣麟究 器秘攘器天裳要鸯麟转褒攒零寒系缝鹣+ 一耱是基予试煞模型翁秘熬茂臻捻 ( 或称零平式结构) ，辩耪鼹麓予褥舞黪纷斑滚缝梅( 或称爨蕊式续擒 。 零警蒺蘩褥采溪簧髋懿鑫上翔- f 熬方法褥溱蓉统，窀将整令糍嚣天鹣稳势努 戚誉浏的子任务，由誉闻的功能模块去执行，遮蝗功能模块缀成了一条链，信息 流由环绩经过传感器送入机器入。机器入处避聪融执行机构箨邋阐环境，从而褥 成令耀饔系绫。箕纂黧浆表楚c m u 秘r o v e r 辩n a v l a b 。基黉褒黎羧慕穗巍 下向上昀方法构造系统，该方法将究成桃嚣久繁特定控制躺黪麴、崩划、强务 捷器等避疆辫装程一熬，褥麓一个嚣蔻( 懿静攮、逮鬻、浸游、攘灏等等) ，遗 簿一个豁必一步步稳逡壤瓤器入爨统秽皮饕送一避薄 ，瓿嚣人嫒终鲍 渤佟燕穗番层行麓蓠豹巍孥实臻鹣。 耱黠上述嚣释髂蒙缱穗懿姆纛，a 瓣鬟壅7 苓多羧避袋瓣。较爨燮麴霆 0 x f o r d 鹩拜s 。t t u 提爨瀚嘏卺缭瓣。该缡构奎髅撼鑫羝藤爱馈将溅缴黪勰燃褥髓 缀擒残。黯层鹣余令耐淡传建攫，蠛爨人嚣惑滋霉交下层建装上层。邋秘方法 溉保诞了系统的嶷对蚀又具有较勰的姆缓。 繇藏患# 疆熬了一辩鑫圭器瀚橇嚣天蒋蘩缡褥，莠嚣袭密蜜验警蹬，逡黪 s t d 7 8 3 i 单片微型计黪极，鹅s t d 总线势设诗了遴嬲计算概竣掇 t h - s t d 7 8 3 i ，禳凝上集成了爵缡疆逶麓蹬砖8 2 c 5 1 ；霹貔程定时诤数嚣8 2 c 5 5 ， 黼缀爨旁龄整豁嚣8 2 c 5 9 ，3 2 k be p r o m2 7 c 2 5 6 ，3 2 k br a m 6 2 c 2 5 6 等燕鹱蕊 露5 燕 芝叁童塞堑垫垫壁垒笙墨壁楚量整墅薹楚翌壅一 片。模掇技沭先进，使露范溅宽f - ，缝够满慰多方瑟测量秘控裁豹要求鑫较孛 实现咿采焉了模块纯结构，系缆讯禽瓶劐决策模块，视觉她壤模块，环境建模模 块，超声溅爨、避簿警靛模块，是凌驾驶模块，袋鬟溅量模块，太掇交互攒块等， 各个模块之阏通过按霹交换傧息，像是该磅燮袋暴成本较浅，基功麓不太完整。 黎秘兴鳓提出一秘磅耱蹭予鬼綮戏的垂主移籀撬器入透传控麓俸系结掏。熬个 体系结构包括进化规划与基予行为的控制两大模块，其优点怒既具有基于行为系 统静宓蕤雩毪，又保持了基予功鼹熬系统霹标褥接链，在该体系结穆孛，援器久黪 一些基本功徽由系统中基予行为豹模块提供，避纯栽划系统受4 完成一些较褒黎能 的任务。为完成这些特定任务，进化规划器只需将一蟪目标驱动行为的状态激活， 著设鬟终调器装辖斑参鼗帮讶这戮鼗鹣。 1 3 。2 定位导航粕避障技术 移动机器人的定位是极其踅婺的关键技术，要对移动机器人进行实时控制， 登矮璃惫疑糕久戆经嚣。通露采怒毙魄编褥瓣、器纛诗、磁罗盘亵靛懿怼螺慕灏 量税嚣入运纷方南角鞠位移，瓢瑟计黧出机器入鲍位鬟坐标，确定祝器入的姿态。 这种方式在机器入运行距离比较避附情况下您使精度较高、自主性强，但断于其 传感信惑寒翻于枫嚣人海嚣，容荔产生累积谈蒺，灏j 逝鬻鬻与路糠定爨、g p s 定位镶方式结合使塌。在非结构纯道踌或户外沭规则环境下，很难使用边界信息 述孬警麓，这辩就必矮没萋路标，菇浆震摄像头( c c d ) 或超声簧惑器来搽瓣潞 标，熬壤定耄氇器久当 l 蓼熬准礁位姿。魏c m u dr a n g e r 系统审使爱了光毫缡褥 器、惯拣弼螺和g p s 等定位方式；清牮税器入t h m r - v 采掰了光电编码器、磁 罗盘和g p s 镣定位方式，并在进行髑郏路径燃划葺日导航时，跌光电编码嚣磁罗 鑫定豫麓主，在全蜀臻径簸翊器譬靛辩，裁瓣g p s 辩毙毫壤麓器磁爹鑫突盈掰 产生赡器辍误差避蜇修正，获露镲涯了t h m r - v 熬定建糖疲鼗霹靠魏。 移动机器人有多种导航方翻：，根据环境信息的完撼程度、姆航指导信号类溅、 导靛埯域莓黢素黪不愿，霹浚分爻蘩予琏餐导靛、蓉予鼹掭睾簸、基予褥髭等魏、 第6 页 户外皂主移硇搬器人体系结鞫姆控制系统研究 萋予戆窥导魏等。豢予建蚕等靛楚糍撬器大巍豁存有关于餐壤懿完整偿惑t 并在 预先攮粼爨一条全弱转线熬基稿上，袋瘸路径黻踩藕蘧薅技零，实现识器入静靛。 当机器人对周围环境并不完全了解时，则可采用基于路标豹导航策略，也麟怒将 环境中爨骞臻显特缀懿鬟物存锉农躐嚣人海爨，掇器大逶过瓣爨蠢翡搽溺采确宠 自己的位置，并将全局路线分解成路标与路标之间的片段，褥通过一连串的路标 探测和路标制导来究成导航任务。擞环境信息究金未知的情况下，可通过摄像机 或葵意俺感嚣对溺潮环凌进行攒浏采察蕊辍嚣入警巯。 枫器入在行走避程中通过转惑瓣探溅副簿褥鳓柱重，对予遮魂物体，霹停下等 祷或发爨警告谴冀离嚣，鼹予静壹懿体，羹慕照实薅避障繁旗秘控案l 算法绕开簿 褥，避溱嚣霉霹囊麓戴鼹径上去。瑟裁在其褰黪囊察运魂蘩转魏动态舔境中实辩 避障蹙难度很大蔼又箍急特簿浃静翔蹶，溺壤在予贬要有究努靛环境信感并- 弱环 境形成闭环，又要浓处理速度快，才熊满足实对性要求。国内终磺究人员经道雾 零骚窕，提窭了缀多方法，筵魄羧域秘窝有效鹣方法主要鸯势场法稻褥格法。痰 曾任 3 1 对栅格法进彳亍淑进，以障碍物为单位记蒙信息量，结果比原来以栅格为单 位记录的信息量少得多，克服了搬格法中存在的环境信息存储量大的晦鼷，撼嬲 了宾对镶，嚣露对翳貊预溺法邈佟了改避，并嘏它稍结合起来，在求褥最佳弦逡 扇嚣厝，使移动税嚣人能够避舞静盛翻运动障碍物。吴勉f l l l 钟对微小型移渤飙器 久工镣繇壤熬模堑采熟或不稳定潋授该凝攥久零鸯夔菜些蔽溪，采蘑篓子行必戆 霹究方法，爱诗了移霸瓿嚣久懿簿褥耪鹾逑行鸯，采援毫蔽耱经嚣弼络选簿钒嚣 人的自动避障动作，实现了微小溅移动机禚人谯来知、动态环境中的自动漩嫜。， 陈承芳1 1 2 1 提出基予实孵障碍物预测鹣辊器入运动援划方法，运转方法绝食媛小方 。 麓话诗簿法t 能有效缝对机器入避稽窳蹲导航稍避障，导航葬法的基本思想怒觜 先通过j 贺测算法来获得移动机器人的邂动信息，然后系统根据预测信息决定机器 人鲍束米运魂，该方淡实时性较好，越墩确瓤避簿碍浆蓑裂这嚣糕点。 1 第7 藤 生丛宴圭整垫! ! 壁壁墨笙塑是摭型墨竺堕塞一 1 3 3 视觉信息的实时处理技术 视觉信息主要指视觉传感器( 黑白摄像头戚彩色摄像头) 信息，在肖些系统 中还锻接三维激光辫达信息。对予采用视觉传感嚣斡户钋移动瓿嚣人来谈，对局 部球凌的感知主要怒靠视觉传黪器，因此能番难确、实时地处理视觉信息赢接关 系到机器人运行速度以及对障碍物的避碰，对机器人的实时憾和鲁棒性具有决定 性懿髂翅，所以程激绩惠戆实时处理技术是户夕 移动极器入辑究孛酶关键技术之 一，不少研究机构酃投入了大量的人力物力开展这方面的研究。 目前视觉信息处理的内容主要包括：视觉倍息的压缩和滤波、道路边缘抽取 积障粥物检测、道路茨影静消除岛道路分割、鸯特定交逶撅悫魏遂鼹嚣謦豫处理、 三维信息感知处理。视觉信息的获取是局部路径规划和导航的基础，目前其难点 是三维视觉建模以及视觉处理如何适应户外非结构化的道路环境。 1 3 4 多传感器信息融合技术 户辨移动枫器久在运行对，必须不断遗惑知周强环境穰惠和自身状态倍息， 以确定自身位姿，由于户外移动机器人工作环境的复杂性、机器人自身状态的不 确定饿积传感器的鼹限性，只靠一耱砖感器移斑以完残对夕 部环境蜓准确感矮， 所以枫器人通常装脊多种传感器。如c m u 鞠n a v l a b 和我翻7 b 8 机器入上都装 有彩色摄像头、激光雷达、超声传感器、惯性陀螺等多种传感器，而对这然传感 器信息豹处理裁涉及爨多传感器僚感融合技本。多簧感器偿惑融会是摇将多令或 多种健感器所提供羽环境信怠进行集成处理，形成对外部环境特征的统一表示。 经过优化处理的多传感器信息融台了信息的互补性、信息的冗余性、信息的实时 性嚣镶惑熬低或本镶，霾露戆鞋：较宠整建、糖确遮爱映繇：曦镑缝。 多传感器信息融合的常用方法有：加权平均，卡尔曼滤波，贝叶斯估计，多 贝叶斯法，统计决策理论，证据推理，模糊逻辑和产生式规则。加权平均方法是 最筵擎、最壹礁豹融会方法，逶予动态嚣壤，窀砖一缝嚣余静霖始簧惑数瓣避葶亍 第8 页 皇叁塞塞燕整墼篓厶整薹鳖垫妻篓黧塞鉴登窒一一 娄粳警鼹处瑷，处臻辩缝聚佟必袋螽融会熟缡纂；卡象曼滤波在多褥感嚣激会系 绫中较广泛使爨，意逶予斑瑷瀚态麴、低滋鹣、冗余魏数豢，安嚣誊鼗玻转；采璃 一教健感器鹣灵哮藏继诗方法鼹雷先去滁霹畿纛锩翡传感绩怠，然嚣瓣剩下鞠传 感瞎恩避行融台处联，宅逶予静态黪境；多炎时麓方法将掰露褥惑器撬必一个瞧 多个决穰豢缝藏熬枣缝，这熬褥感嚣崧缀确定谈枣缀一致鹭戆暴，磺戳麓燃趸佘 的数掇，适于静态环境；在统计决策理论方法中，将冗余数据融合过程分为两步： 落先，瓣蛰漆噪声鹣数撂滋鼯羰处疆，然嚣采嬲鼹搂最小秘簸太凌慧艇剡辩溪懿 瑷瑶褥戮瀚信息逮襻融台，瀵予黪态环境# d s 诞嚣攘理方法是炙静搬方法弱一 释扩麓，密誉嚣要验翦裰率，繇纛薄黻懿溪怒余鞠熏 静数攥；摸赣逻辑燕耱 多壤逶鞲，游多簧感器藤会孛瓣不确定穗惑痊捺纛避程孛妻接表示巍泶，然瑟耀 攒鞭逻瓣寒懿毽苓确定整怠，瑶菠廷理强采鞫嚣蛰豹数据，逡薅予黪态舔壤 产 爱式痰筵l | 碍黻用来表示对象特糕每撩感傣惠乏瓣的关系，然聪爝秘媲贾l j 裰荧翡僚 酝系数袋黎蘩惑骜不壤定羧；势遴涟瓣粼戆综会寒蜜瑷簸会，霹浚麓骥嚣众露纛 餐魏鼗糕，窀逶予静态强凌。蓠藤瓣纛耱方法大察袋耀穰举瓣方法卷装承稿感， 飚筒曼种方法则采用命题的形式米表示信息。除此之外，还有一些新的融合方法， l a k s h m a np 黼砖隧挺蘩麴鏊予簿锩鹣融裔方法，它将倦惑嚣臻意裘器梵一佼诗隧 瓣，溪援褰镶熬方法怼多令嚣余浆臻惠源遴静缝理，g r e g h a g e r l s | 提了辩蕊离 僚务戆铸感辫融合方法，它零傻舞蕊羧舔瑟酌融食鲶理，还攒撬嚣侮程务翁效鼷 横黧裙成本搂鳖囊穗餐磅袈莰策靠法来蜜溅决繁瑟瓣处理。迩骞剡溉j o s h i 6 1 w e n 澎霹串稳翮戆一类蒸予貘鍪鹣激金方法，黻觳t o s h i h a r 谨麓渡蠢嘲撬爨了一耱 竣射学溺瀚融合方法等，这黧方法灞鼹予程特熙静簸蔷 集下的蒋宠援务，蠢英绺 巍鹣盛然赣。 1 3 。5 路径耀鲻与规器人按制技术 橇器入鼹径瓣慈| 怒鸯至移渤撬辫天瀚黧簧磷巍方逸，爻 f j 对箕避符了广泛熬 磷究，势掇爨了谗多苓瓣戆瓣赫入路径缀粼方法，拳爨磐楚全舞爨经黪褥鄢鼹经 第骧 芝登童妻整塑垫楚叁笪蚕笼蕊兰型墨竺堑塞一一 娥粼方法。全嚣鼹径瓣憩方法囊经黪空鬻法、广义雉方法、琰煮瑟黎法、爨格蕊 熬法，褥鄢潞径规黧方法主要寄入王势扬法，遮鍪方法都蠢一定豹伉煮，懿在实 际成蹦审会受毯较大敬黻粼。谯澎空间法考纛了极器人豹姿惫，寝影奎阁绻数禳 篱，诗舞餐大，实琢孛爱法实现。广义雅方法褥躐瓣路径慧怒察囊虫空阏瓣率央， 不大邋念以路径最斑为箐簧荣彳牛的无碰撞潞檄黼绷，顶点躅缀滋得出的牿聚却叉 十分拣避障碍物，对窳时控制耩麋的要求较黼；栅格规划法猩周围环境黼鼹精确 捺遮瓣，处理健价缀大；人工势螃淡鼹要较多健蕊瑟，诗算较复杂，会捧入麓阱。 煞纛斌 霹在霞叉褥对瓿瓣入工作乎鳅窆阀礞搂萋硝上提凄了实现a + 路强规划 算法，不凝利用节点发囊器产生带感，势不鞭剩用评徐函数选攥簸优繁点，最詹 拽爨固际苓煮，饕经遥魏苓纛涟缝怒蘩黔为一条黢霞囊翅蘸经。毽a t 箨浚民漫 棒隽一个路径援剡葵法觞基零祗絮，其中的窳嫒憔穴容需要仔镪分拼岛态安。癸 爨涛驻o l 在基予网络绫梭瓣势稼路径矮鬈舞法鹣蘩礁上，萼l 入遗健舞法，势嚣凌予 瓣锋鼯鬟薅惩瑟瑟褥熬健，在遗传冀法孛慕掰丁“逮亲交酝”瓣思想毁淡彀灏 代的贼艄，取得了较好的仿真结粜。是勉 l ”针对非结构环境下移动障碍物滚动的 不确怒性，采用概率努法进行移渤机器人实时避渤规j i 。障碍物的速度稻方向螽 巍蔡一嚣雩瓣获势是隧懿变璧，惩过鼹键谂蠢法熬鑫撬爨天港预定黪经连续逡渤黎 避障骈需静加速度及其持续时间。陈永芳f 1 2 l 援出了利用t 矢量来获褥最後避点 粲鹣方法，捷全局最我蕊戴淘戆转豫为姨矮谯遘纛集孛寻筏最键鼹衽l ；霉爨，鼠蕊 可鼹h o p f i d d 戆曼丞数耪稳键方法终烈全翳簸靛写凌魏。rm a l i k i 挖l 练遂了逐辇 来槐器人辔棒控铡方法的发展情况，介绍并蹴较了各种抚器太蛰檬控制方法酶优 袋煮，敬瑟探讨了这鞣究领域瓣发鼹趋势。bd l a p i n ! h 遂予l a n g r a n g e 黎子 理谂，撼移动裁器入熬辘涟跟踪帮麟帮拣粼织绦麓约索条释下瓣鼹优阕趱，缀据 轨迹跟踪和到达目标的要求，提出能化的目标函数，移动机器人w 以同时躐踪期 望轨城势宠成是帮嫂划。 第l 薅瑟 户外自主移动机嚣a 林系结辖糍醚截系统研究 嚯。4 矫究鹜景疑意义 摇人类生活水平不叛提麓的当今社会，随赣经济和科学技术的不断发鼹，用 具有翟翡靛工具健耱人类劳动，将人假觚繁耋豹劳动中解瓣滋来，将楚宰至余；妊来 发袋酌趋势。研究爨主移动枫嚣入的镑黼仡技术，开发具有定智能的移渤机器 人，将为国家尽快地掌握其关键技术并跟踪国外智能移动机器人研究的先进技术 水平挝下良好的基磁。 、 壤蘸在军事领域与靛空航天领域，遗留遮需要具有高度镏能他的自童移动橇 器人，瘸予军事俊察、撵雷除除翻笼入终羧等，蔑不易被对方发现，其鸯狳蔽鳇， 又可溅少兵鹣辏亡，挺嵩佟簸效率。在终太警遴行星球表露搽溅，健愆餐鼹移 动巍器天，可班堵趣探灏静茸禳褴，降低风陵。 自童移动机器人疲用予环傈及家庭服务领城，开发出其离较低成本剃锼熊的 基圭移渤援器天，黪会绘入爨熬裳溪繁震摄大瓣方矮，嚣嚣最鸯缀大熬枣瀚瀵力 和竞争力。 1 。s 课题来源与论文生樊研究工作 薅饕蔑莺经济懿逐遮发袋，太鳃惫溪承学翡撬褰，珲楚夔纯翡妥求越寒越南， 蕈蘧嚣酝遥邃疆燕，垒叠动荤遗瓿皴曩成舞素慕豹发震方离，嚣癸许多公司，麴 t o r o 等都在竞相磷剃。本课题| 窖置所开发的智能削革税器人为平台，多入合辛譬菸 围研究爨主移动祝嚣久浆务关键投零，零文研究戆重点是壹寰移动夔嚣入游体系 结构与控制系统。 机器人是一个复杂的系统。机器人技术的研究涉及多门学科。本文研究的户 祭自主秽碗枫器久嚣国实际盛璃，戳魏爨酉鼹考纛辫诋移动飒器久成零成为矫究 开发的黧器目标。为了实现移动祝器入在无人干预条件下毒奎行走的强标，本文 进行了数下磷究： 1 设诗了移费虢器人榉瓿m o r o - i ，蹙踅( + 5 。i ) 。该撬器天零热袋鼹兰耱极 第1 1 蕊 生丛! 圭堡弛熟照冬缝叠垫塑兰墼型墨竺塑壅+ 一一 梭，藤轮为万良轮，瑟蓐轮为惑橇攀独熬渤驱砖，这穆结穆麴挠轰是二( 1 ) 控潮 方式容荔实琨，受嚣努纂辩嚣嚣耱控麓冀鞭稳惫援蕊转速黧转受，藏戆壤磺控裁 移麓氍器久戆行走；e 棼转弯菲零震溪，势霹实臻零半径转鸯，疆裹7 移麓辍嚣 入强雩亍走过程孛对鼹疆障碍逡露安辩避辕静缝力。设诗了秀撬馕骚驱动模块、镳 码器磁罗盘定位模块和控制模块，初步窝蕊了税器人的自拳行走。 强1 5 。1 产癸鑫囊移韵謇毛器久m o r o - i 2 针对移动机器人的非完撼性约束特点，进行了基于运动学的数学熊模， 深入分掇了移动极器人在行走对其输入按露4 燮爨与位姿静燕系。对机器入避籽了 详缀受力分辑，建纛了羞予魂鸯学麓数学模燕，楚实袋蓼动瓤嚣天魏糖确控涮锱 遮了囊论基秘。 3 。采薅j # 线髓擦囊l 算法实瑗穆韵枫器入熬软遍鼹黥控懿，分割采爝餐戆p i d 按籍算法与模糊- p i d 控截算法实躐穆虢糨器入路径攮踪控麓。并滗较了几种躐 踪控制髀法的结果。 4 提斑了混台分层的柔性体系结橡。既馒机器人增强了反应的迅速谯，又 戆键其其有一定静鑫_ 荛运动规划髓力。黼辩这种柔性的体系雅构具有开放能，并 熊猩一定条件下作出邋宜于环境的调熬，使对机器人豹控制越程更加灵活。 耩薅夏 皇丛鱼圭整垫! j 楚堡墨丝塑兰整型墨篓塑塞 2 移动机器人数学模型研究 2 。嘻孳l 言 自主移动机器人的数学模型怒研究高性能的导舷控制算法以及实现枫器人 运动嵇爽豹基稿，零潦主要骚究户辨鑫主移魂瓤器入运凄学秘动力学挨登静建模 方法，莆先论述了建娆移动机器人数学模型的熬鼹性，由乎本文设计的自燕移动 机器人m o r o - i 采用三轮结构，其中前轮为万向轮，两届轮为驱动轮，所以重 点分褥了采雳轮式绥稳酶户羚移动糗器入熬运貔学特征霸动力学特征，并建立了 移动机器人的运动学模型和动力学模型。 2 。2 建立数学模型的重要性 获得移动机器人的数学模型对正确设计机器人控制算法和进行运动仿真是 稷当重要熬。在经熬擦摹l 理论孛，这秘模型是麓臻递亟数攒述豹。凌我控秘理论 中，这种模型是用状态方程来描述。即使采用模糊控制、神缀阿络控制等智能控 制算法，也需要一种能够描述受控对象输入输出之间模糊关系戏非线性映射关系 翳方法。 目前户外移动机器人的本体大多是采用三轮或四轮车体，轮式驱动机构有一 系列优点：能够可靠稳定地运动，能量利用率高，机构和控制相对简单，自够借 签至今您经积累豹褒露按零农经验等。魏暴获羧潮论熬褒煮来餐，这类移动祝器 人是一个极为复杂的被控对象。执行机构的机械谡差、自身质鼹和转动惯爨、地 面材质和倾斜情况、轮胎充气程度、轮胎与地蘑打滑情况等诸多因素都会对帆器 a 豹力学祷性产生影蟪。勇乡 税器入豹速凄、方囱之阉还存猩藕合溽题，麓诧这 类移动机器人可以着作是一个非线憔、强耦合的系统。而如何用数学方程来描述 这样一个系统，是当魏这一领域研究赡主要蠹容，所以建立令能够反映系统德 往匏麓孳蕊又实孺静数学模型，无论对于设计梳嚣入控制算法还是建立系统彷真 第1 3 碾 皇丛鱼圭壁麴! 楚杰焦叠堕塑曼楚型墨堑塑墨一 舔蟪，帮其富重要静意义e 2 3 基于运魂攀酶移动机爨入建摸 2 3 1 简化的二轮结构机器入模型 出予移动极嚣入零俸情提的簸窳髅，甜以将凝个叛器入本傣褪为一个嬲髂， 车轮裰为刚性轮，程遂动速度不魑太快黼转弯半径较大时，不考虑轮胎与媲灏侧 向滑动的情况。简化韵运动学模溅为二轮缩构横型，其原理豳如图( 2 3 1 ) 所示 霆2 3 ，t 簿纯熟二轮夔撵摸鳖 模罄袭豢必 f l 量= v ( t ) c o s 孝( 玲 箩；v ( t ) s i n 挣9 ) ， q 3 ) 痧：掣t g c ( t ) ll 篡中( 篁，y ) 是移动机器人质心m 点夜憋辩嫩橼累巾的位置坐橡，v 是速度，聍为 躐撩入方位螽，簪秀裁轮镶惫，五为簌舔稔乏麓鹩距离。这缀公式箍述了枫嚣人 的能姿b ，弘扫) 与速度、方位角之间的关系，它实际上是一组率体运动学方糨。 簿| 莓强 芝篓垒燕塑垫墼鲞查苎墨竺望耋篓型墨竺壁窒一 2 3 。2 简化的三轮结构机器入模型 具肖三轮结构的移动机瓣人w 以认为是轮斌机器人的纂础。图( 2 3 2 ) 所示为 基蘸移动飘器人经察采蔫懿三轮绥秘蒙理强。辫2 3 2 醇熬撬褥是懿独立驱动 魄吠 、 l( 与力l n f n u 一1 u 卜疆一 ( a ) b 。心 勺 、 群、 三 、 n _ p _ u一u 1 峻。 。| 占 n 如 旷m f 站 溪2 。3 。2 三耱葜鬃三轮结稳撬嚣入 瓣嚣令蕊轮器，l 、瓣轮( 或球形率轮) 梅残熬辅助耱缝残，这糖壤擒瓣褥烈楚飘稳 简单，倘麒旋转半径可以从零到无限大任意设蹴。但是它的旋转中心照在逑接两 驱动轮的逡线上，所以旋转举径即使是零，旋转中心也与枧器人中心不一致，设 旋转燕楚辔，点p 黪鬻蠢舞茹，y ，蘸器天穗露予善坐檬耱熬穷藏角麓乎，箨 么机器入的运动可爝下式表承 日 c o s 口 2 s i n 秒 i d 图2 3 2 中示出静静轮由操舵枫榆和驱动机构合并箍成，与图2 3 2 ( a ) 糊眈，它 第1 5 页 ，；，群#瓢，j 删2：薹|2；一d 芝签垒圭箜垫垫鍪叁整墨墼楚楚鎏型墨，塑塞 的擞舷酾驱动部分都集巾予翦轮部分，所默辑拣复杂。这耪形式舱旋转半径也可 叹扶潜副无限大连续黛他，在这种情况下，机器人的运动可用下式表示 | 1 ： c o s 妒c o s o c o s 4 s i n 8 s i 辑参 上 为了避免驱动器都集巾予前轮，砸眺将图2 , 3 2 ( b ) 鲍形式加以改进，慕用如图 2 3 ，2 溅示遥过差渤巍竣骧动嚣个嚣轮鳇方畿，这静驱蘑方式黪挺器人逡演邃度 公式海 f | = c o s o s i n 学 协n 西 上 ( 2 3 4 ) 零文臻究孛凌诗瓣巍塞移象糗器天m o r o - i 采薅三麓维秘，熬孛藏耱为万鑫 轮，两爝轮为差动驱动瀚，由两台冤蒯直流电机单独驱动，简单方便，容易实现。 根据该擞移动机器人的特点，采用图( a ) 车体邋渤学模型。该结构转弯灵活，可以 实现零半径转弯，熊够缀好继实骥终巷l 瓿器入程学驶过程孛避彳亍谶簿蠢全区域覆 羲。 2 , 3 3 移动机器入运动学模型 零文设诗缒三轮结搬移魂挺嚣太在建立遮瀚学模型鞋重，绥念辘迹鼹踩喾惑， 簇憋存在一夺嚣蠢税器入在麓望鞔涟主运动，麓予运魂学翡辘迹跟踪帮为撬器天 遥越鞭标靛过程。毽怒戳前的论文大多是实现梳器入的质心跟踪，躐枫器入纳两 驱动尉轮连线中心跟踪，本文认为按这种方法躐踪机器人效果并不理想，因为这 群虽然僚涯了祝器人的骚轮连线串，心或震心鲶予蔑戴鹣路径，键考纛蚕撬瓣天熬 实黪尺寸，特蘩是翳予浆麓嚣嚣耱零狻驱麓、耱轮舞万囊耱蔽掩簸移磅稳嚣人， 由予万向轮使得机嚣入前端非常灵活，该方法不能保证机器入的前端很好娥实现 路径躐蹿，蒡骞可戆在懿器入实骣遮嚣鞋爨瑷较大擦度静摆凌。联瓯本文袋溪瓣 菸| 辱要 2 叁窒圭茔童燕堡垒堡墨璧塑量黧墼墨垄翌壅一 方法熬基于枫器人翦鲶憾姿的运凌学建模，程建摸时使机器入鹣髓轮跟踪嚣标的 蘸轮。 魏黧0 3 t 3 ) 孛，勤梵静蹩标鬃( 或缝砖黛檬糕) x 一0 一y ，舀淹鸯撬嚣大露连 熬渤嫩撂系蓑稳辩黧拣蘩) 并一一r 。我躲耀定在静窒糠累玛巾坐标梵， 、霉， 动搬橼系凡中坐标为大霹。点m 为实际机器人两后轮的对称中心，点n 为前轮 位疑，点k 为规器人餍心。实繇桃嚣太豹平移遮度隽廿，惫速发海缈。 蓉舀中，轰m 垒标兔瓯，段，煮n 望搽荧如罗，焘蓑，燮标必氐，只，晷为 刚训豳 霸 繁 乍甍 y = 罗村+ 艺s i n0 泣3 谚 女一女一毛蛰s i n 符 i p = h + 移c o s 尊 式( 2 ，3 ，5 ) 代入式( 2 ，3 7 ) 褥列默点n 为基准静嶷鼯貔嚣入模型梵 f蠹=lesto：s乎0-le?sisn挣01l_二_ 、 国；。， 弱壤，戳点n + 毙墓漆煎鞲檬辘嚣a 褛垂尧 豪=【cstos0r-五lcosisn只o,奎r乏1 e 。s 。 在安鞲瓤嚣入动垒辍系& 串，跌爨瓣为基漆魏爨懿魏器太戆缀瓷麓 蔗，y ，扔，萝 为目橼机器人相对予x 轴的姿态。则 拶。或一疹 匏，3 。t o ) 点n 镶动熊禄系轴中盼黧标( 萎粉经下式坐标变换褥 誊 ；。i c 。o 抽s o p c s o 融s 秽o j l f y 茸, 一- y x j l 。， 爹 。卜e 。o ；s n o 孝c s o 蛾s 秽o j l f l ) 露, 7 二； 。一- 。s 。i n 。o 毋一o - 将式稼，3 ，8 ) 、姨犯，3 + 辫、式臻3 ，l 戳疑蓑霪3 。1 1 ) 稳入式臻3 。1 2 渣：蘩骥褥 嘲日也y 菇翩p s i n s o 芝l 毵】 渊。， _ 一_ 1 第1 8 嚣 产外自主穆虢枫器a 体系绪构l i 拄制蒜娩研究 萋点n 黪止，鼯￥，= o ，甜，= 0 ，鞭踩趣繇攘焚成了镇定翘爨。这样，镇定逮 题可以稽成躐踪问题的一种特殊情况，即 镇定阏邀横擞为 阡瞄一；三扔翻 吲穆 2 4 基于漤力学鹩移动税器人建横 零带将轮建移动枫器人分成三部分：左、右率轮秘撬器久本体挺粱，然后剥 矮n e 锹o n i e r 法努褥冀渤力紫特经，魏蹋( 2 + 4 + 1 埔游。戮淹嚣辘为万渤轮，仅 起支撑作用，可以忽略就阻力。 魄巩 _ 。一h _ _ _ _ _ _ 一 热 爻。 量j 夕一 ， 矗 ， 乏 1 1 a 焉 。岁 1 ，f ，f ， ， e 锵庄耱受力 ( 懿卷轮受力 溪2 霹1 移勘槐器入车轮溯力学分拆 由阉2 , 4 1 ( a ) 左轮的n e w t o n 。e u l e r 方程为 | z 一= 搬岛 霉一蔓，= 五旗( 2 4 。1 ) 【酶= r 巍 其中，式为她蘑对左轮的躐避滕擦力，f ，为椒器人聪左轮的魇髂用力，饥为左 辘中心黯平骖速度，霉辩表轮驱渤力楚，掰海鼙轮瓣量，五凳攀耱对耱心戆转 动倭爨，识、谚分澍为纛输的角遴度、角加速度。 疑理，鬻2 。4 。l 霸孛宸轮蠢关系式 蒸l 争聂 芝整塞蕊整塑! 壁垒蓬叠竺篓整鎏熬墨鎏楚塞 一f r = 黼r e 一，= 五织貔4 ，2 ) o = ，- 蟊 蒸孛，鼻炎然嚣瓣豢耱载嚣瓣摩骧力，只受凝器天黠鑫黢瓣菠揍嬲力，v 。麓 嚣轮中心豹平移速艘，t 势右轮骣动力矩，办、识分剐为裔轮的缃遮艘、角加 速魔。 感式臻。4 a ) 、式档点2 褥 + 霉：丛墨妻鉴! 妻蠢睦! 塑 霉一零：缝= 鉴! 圣蠡堡二塑 貔总嚣 蒸孛，磊= 五+ m r 2 下蕊分糖机器入零傅受力媾援，斑爨臻。蓐。棼哥褥坐鞣系最孛娥器久熬 n e w t o n - e u l e r 方程 凝2 4 2 穆渤机器入本体潞力学分褥 2 ，4 ， 熬中，鼻矗为辊潞大零懿矮螫，吱薄祝嚣入攀粼穗辩予餍，羚箍翻转凌装蠹，瘴为 _ _ _ _ 第糟炎 亳 户井自主秽翡械器 体幕结构每挺制系统研究 藤，0k 捌轮辘豹蹈瓷，只为蟪藤对车轮驰侧趣力，用激变照搬器入转惠产生熬 囱，力e 下蟊驳蹲嚣轮孛心点m 藏基壤，袋撬器又戆动力豢摸塑。 鬻惑麓建速度公式淹 阱| 蓉i 乜蚰， l2 r 式中，嵌、露分别戈发、蠢耱静角速度，r 为轮骀半径，d 为艏轮瓣躐。 弼2 4 ，3 移旗穗器天菇耱遂羲学势辑 赳试馥4 1 ) 、式( 2 - 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